DE10238773A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung bürstenloser Motoren - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung bürstenloser Motoren

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines bürstenlosen Motors (12) besitzt einen Inverter (2). Der Inverter weist eine erste und eine zweite Mehrzahl von Schaltelementen (21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z) auf und jeweils erste und zweite Phasenseiten, und eine Antriebssteuervorrichtung (23). DOLLAR A Die Antriebssteuervorrichtung schaltet entweder einen Zustand der ersten oder einen Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen. Eine erste Übergangsspannung wird in jedem der zweiten Schaltelemente erzeugt, wenn der Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen umgeschaltet wird. Die zweite Übergangsspannung wird in jedem der ersten Umschaltelemente erzeugt, wenn der Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen umgeschaltet wird. Die zeitliche Steuerung des Umschaltens des Zustandes der ersten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung wird geändert, so daß eine kombinierte Spannung aus der ersten und der zweiten Übergangsspannung kleiner als eine maximal zulässige Spannung der ersten Mehrzahl von Schaltlelementen oder der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung bürstenloser Motoren, die zum Antreiben von Kompressoren in Fahrzeugklimaanlagen verwendet werden. Solche Kompressoren werden mit Strom angetrieben, der in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wie Hybrid-Fahrzeugen, Brennstoffzellen-Fahrzeugen oder dergleichen verwendet wird.
  • Elektrisch angetriebene Fahrzeuge einschließlich Hybrid- Fahrzeuge, Brennstoffzellen-Fahrzeuge oder dergleichen, die elektrische Antriebsquellen besitzen, wurden entwickelt, um die Umweltverschmutzung zu reduzieren. Solche elektrisch angetriebenen Fahrzeuge besitzen im allgemeinen eine Fahrzeugklimaanlage, die einen Kompressor enthält, der von einem bürstenlosen Motor angetrieben wird. Ein Inverter liefert die Antriebsleistung als Dreiphasenstrom an den bürstenlosen Motor.
  • Eine Vorrichtung zur Steuerung solcher bürstenloser Motoren ist aus dem Stand der Technik bekannt. Eine solche bekannte Vorrichtung kann einen Inverter enthalten. Beispielsweise sind solche bekannten Apparate zur Steuerung bürstenloser Motoren in den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen Nrn. 2001-103785, 2001-119984 und 2001-78485 offenbart. Bei solchen bekannten Vorrichtungen wird ein Gleichstrom (DC) von einer Gleichstromquelle, beispielsweise einer Batterie, an den Inverter geliefert. Der Inverter steuert eine Mehrzahl von Schaltelementen durch Schalten eines EIN- und AUS-Zustandes, um eine Phasenschaltung zu erreichen. Demnach wird der Leistungsausgang von dem Inverter in der Form eines Dreiphasenstroms erzeugt und für den bürstenlosen Motor bereitgestellt. Zur gleichen Zeit wird die Schaltzeit für jedes Schaltelement in dem EIN-Zustand durch eine bekannte Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM) gesteuert. Eine Stromversorgung an den bürstenlosen Motor kann verändert werden und eine Drehzahl des bürstenlosen Motors kann eingestellt werden. Als ein Ergebnis kann die Drehzahl des Kompressors in der Klimaanlage für ein Fahrzeug eingestellt werden und die Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum kann eingestellt werden.
  • In Fig. 8 ist ein Beispiel einer bekannten Vorrichtung zur Steuerung eines bürstenlosen Motors unter Verwendung einer PWM-Steuerung abgebildet. Die bekannte Vorrichtung enthält eine Schaltelementegruppe 92, die sechs Schaltelemente 92U, 92V, 92W, 92X, 92Y und 92Z enthält, eine Filterschaltung 94, eine Steuerung 95, einen Speicher 96 und einen Spannungsdetektor 97. Die Steuerung 95 erfaßt eine Drehposition eines bürstenlosen Motors 93 über die Filterschaltung 94. Nachfolgend kann die Steuerung 95 die Schaltelemente 92U, 92V, 92W, 92X, 92Y und 92Z basierend auf der erfaßten Drehposition ansteuern. Ein Gleichstrom, der von einer Gleichstromquelle 91 abgegeben wird, kann an der Schaltelementegruppe 92 in einen Dreiphasenstrom umgewandelt werden und der Dreiphasenstrom kann anschließend für den Motor 93 bereitgestellt werden.
  • Zusätzlich wird, wie in einem zeitlichen Ablaufdiagramm in Fig. 9 gezeigt ist, das EIN- und AUS-Schalten der Schaltelemente 92X, 92Y und 92Z auf einer unteren Seite des Inverters durch die PWM-Steuerung gesteuert, so daß ein elektrischer Strom, der an den Motor 93 geliefert wird, verändert wird. Als ein Ergebnis kann die Drehzahl des Motors 93 eingestellt werden.
  • Wenn die Schaltelemente 92U, 92V, 92W, 92X, 92Y und 92Z ein- und ausgeschaltet werden, kann nichtsdestotrotz aufgrund des Einflusses von Streuflußinduktionen L1 und L2, die in Fig. 8 gezeigt sind, ein sprunghafter Spannungsanstieg (im nachfolgenden als "Übergangsspannung" bezeichnet) zwischen einem Emitter und einem Kollektor der Schaltelemente 92U, 92V, 92W, 92X, 92Y und 92Z beim Ausschalten aufgrund des Übergangsspannungsphänomens auftreten. Wenn der Stromfluß in dem Motor 93 zunimmt, wird eine Frequenz erhöht, mit der der Zustand eines jeden der Schaltelemente 92U, 92V, 92W, 92X, 92Y und 92Z umgeschaltet wird. Als ein Ergebnis kann der Maximalwert der Übergangsspannung zunehmen. Deshalb kann die Übergangsspannung eine Schwellenspannung beim Auswählen eines jeden der Schaltelemente 92U, 92V, 92W, 92X, 92Y und 92Z beeinflussen.
  • Wie in Fig. 10 gezeigt ist, tritt eine erste Übergangsspannung V1 zwischen einem Emitter und einem Kollektor der Schaltelemente 92U, 92V und 92W in dem AUS-Zustand auf, wenn die Schaltelemente 92U, 92V und 92W an einer oberen Seite des Inverters ein- und ausgeschaltet werden. Eine zweite Übergangsspannung V2 tritt zwischen einem Emitter und einem Kollektor der Schaltelemente 92X, 92Y und 92Z in einem AUS-Zustand auf, wenn die Schaltelemente 92X, 92Y und 92Z an der unteren Seite des Inverters durch die PWM-Steuerung ein- und ausgeschaltet werden. Darüber hinaus sind sowohl die erste Übergangsspannung V1 als auch die zweite Übergangsspannung V2 größer als die Spannung in einem normalen Zustand. Dieses Verhältnis zwischen den Spannungen ist aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Zusätzlich eilt, wie in Fig. 11 gezeigt ist, dann, wenn das Leistungsverhältnis der PWM-Steuerung verändert wird, die zeitliche Steuerung des Auftretens der zweiten Übergangsspannung V2 vor, und der Wellenverlauf der ersten Übergangsspannung V1 und der zweiten Übergangsspannung V2 überlappen sich. Als ein Ergebnis werden die erste Übergangsspannung V1 und die zweite Übergangsspannung V2 kombiniert und eine dritte Übergangsspannung V3 kann auftreten. Der Maximalwert der dritten Übergangsspannung V3 kann größer sein als derjenige der ersten Übergangsspannung V1 und der zweiten Übergangsspannung V2. Aufgrund des Auftretens der dritten Übergangsspannung V3 können gewisse Probleme auftreten. Erstens, wenn die dritte Übergangsspannung V3 eine maximal zulässige Spannung Vmax der Schaltelemente 92U, 92V, 92W, 92X, 92Y und 92Z überschreitet, können die Schaltelemente 92U, 92V, 92W, 92X, 92Y und 92Z beschädigt oder zerstört werden. Zweitens, wenn Schaltelemente ausgewählt werden, die eine größere maximale zulässige Spannung Vmax besitzen, um eine Beschädigung der Schaltelemente 92U, 92V, 92W, 92X, 92Y und 92Z zu vermeiden, können die Kosten für die Schaltelemente ansteigen. Drittens, ein Rauschen, das am Inverter auftritt, kann aufgrund der Anwesenheit der dritten Übergangsspannung V3 zunehmen. Eine Fehlfunktion der elektrischen Schaltungen in dem Inverter kann aufgrund des Rauschens auftreten und das Rauschen kann andere elektrische Komponenten beeinflussen. Viertens, um die dritte Übergangsspannung V3 zu unterdrücken, kann eine große Übergangsspannungsabsorptionsschaltung notwendig sein. Als ein Ergebnis können die Herstellungskosten und die Größe der Vorrichtung zur Steuerung des bürstenlosen Motors erhöht werden.
  • Deshalb ist eine Notwendigkeit nach einer Vorrichtung zur Steuerung eines bürstenlosen Motors und nach Verfahren zur Verwendung einer solchen Vorrichtung, die diese und andere Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigt, aufgetaucht. Ein technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß negative Effekte aufgrund einer Übergangsspannung, die zu der Zeit, während der die Schaltelemente betrieben oder zyklisch betrieben werden, bei niedrigen Kosten reduziert werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 4 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines bürstenlosen Motors einen Inverter, der einen Strom für den bürstenlosen Motor bereitstellt. Der Inverter weist eine erste Mehrzahl von Schaltelementen, eine zweite Mehrzahl von Schaltelementen und eine Antriebssteuervorrichtung auf. Die erste Mehrzahl von Schaltelementen ist zwischen einem ersten Anschluß einer Gleichstromquelle und einem Phasenanschluß einer jeden Wicklung des bürstenlosen Motors verbunden. Die zweite Mehrzahl von Schaltelementen ist zwischen einem zweiten Anschluß der Stromquelle und einem Phasenanschluß einer jeden Wicklung des bürstenlosen Motors verbunden. Die Antriebssteuervorrichtung wählt einen Zustand aus der ersten Mehrzahl von Schaltelementen aus und schaltet entweder den Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder den Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen mittels einer Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM), so daß die Antriebssteuervorrichtung eine Drehzahl des bürstenlosen Motors steuert. Das Schalten des Zustandes der ersten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung wird verändert, d. h. nach vorne verlegt (um früher aufzutreten) oder nach hinten verlegt (um später aufzutreten), so daß eine kombinierte Spannung aus einer ersten Übergangsspannung und einer zweiten Übergangsspannung niedriger als eine Spannungsgrenze, beispielsweise eine maximal zulässige Spannung, der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen ist. Die erste Übergangsspannung wird zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden der zweiten Schaltelemente in dem AUS-Zustand erzeugt, wenn der Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen geschaltet wird. Die zweite Übergangsspannung wird zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden ersten Schaltelementes in dem AUS- Zustand erzeugt, wenn die erste Mehrzahl von Schaltelementen geschaltet wird. In einer anderen Ausführungsform wird das Schalten des Zustandes der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung verzögert, so daß die kombinierte Spannung einer ersten Übergangsspannung und einer zweiten Übergangsspannung niedriger als eine Spannungsgrenze, beispielsweise eine maximal zulässige Spannung, der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen ist. Die zweite Übergangsspannung wird zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden der zweiten Schaltelemente in dem AUS-Zustand erzeugt, wenn der Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen geschaltet ist. Die zweite Übergangsspannung wird zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden der zweiten Schaltelemente in dem AUS-Zustand erzeugt, wenn die zweite Mehrzahl von Schaltelementen geschaltet wird.
  • Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen dieser Erfindung werden dem Fachmann anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Zeichnungen deutlich.
  • Zum vollständigeren Verständnis der vorliegenden Erfindung, der dadurch zufriedengestellten Notwendigkeiten und der Aufgaben, Merkmale und Vorteile hiervon wird nun auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Steuerung des Antriebs eines bürstenlosen Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 ist ein zeitliches Ablaufdiagramm, das ein Antriebssteuermuster des bürstenlosen Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 3 ist ein zeitliches Ablaufdiagramm, das ein PWM- Steuermuster des bürstenlosen Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 4 ist ein zeitliches Ablaufdiagramm, das ein PWM- Steuermuster mit einer Übergangsspannung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 5 ist ein zeitliches Ablaufdiagramm, das einen wesentlichen Teil der PWM-Steuerung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen ersten Teil der Funktion der Vorrichtung zur Steuerung des Antriebs des bürstenlosen Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen zweiten Teil der Funktion der Vorrichtung zur Steuerung des Antriebs des bürstenlosen Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines bürstenlosen Motors.
  • Fig. 9 ist ein zeitliches Ablaufdiagramm, das ein Antriebssteuermuster des bürstenlosen Motors der bekannten Vorrichtung zeigt.
  • Fig. 10 ist ein erstes zeitliches Steuerdiagramm, das ein PWM-Steuermuster mit einer Übergangsspannung gemäß der bekannten Vorrichtung zeigt.
  • Fig. 11 ist ein zweites zeitliches Steuerdiagramm, das das PWM-Steuermuster mit einer Übergangsspannung gemäß der bekannten Vorrichtung zeigt.
  • Bezug nehmend auf Fig. 1 wird eine Vorrichtung zur Steuerung eines bürstenlosen Motors 12 gemäß einer Ausführungsform beschrieben. Ein motorbetriebener Kompressor 1 weist einen Kompressor 11 und einen bürstenlosen Motor 12 auf. Der bürstenlose Motor 12 kann ein dreiphasiger bürstenloser Motor sein, der drei Phasenwicklungsspulen besitzt.
  • Ein Inverter 2 weist eine Schaltelementengruppe 21, einen Kondensator 22 zum Vergleichmäßigen der Spannung, eine Antriebssteuervorrichtung 23 und eine Spannungserfassungsvorrichtung 24 auf. Die Schaltelementegruppe 21 weist sechs Halbleiter, Schaltelemente (im nachfolgenden als "Schaltelemente" bezeichnet) 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z auf. Jedes Schaltelement 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z kann ein npn-Transistor sein. Ein Gleichstrom (DC), der von einer Gleichstromquelle 3, beispielsweise einer Batterie, bereitgestellt wird, wird in einen Dreiphasenstrom (Drehstrom) umgewandelt und der Dreiphasenstrom wird für den bürstenlosen Motor 12 bereitgestellt.
  • Bei den Schaltelementen 21U, 21V und 21W ist an einer oberen Seite des Inverters 2 jeder Kollektor mit einem positiven Anschluß an der Stromquelle 3 verbunden und jeder Emitter ist mit einem Phasenanschluß (U-Phase, V-Phase oder W-Phase) des bürstenlosen Motors 12 verbunden. Darüber hinaus ist jede Basis der Schaltelemente 21U, 21V und 21W mit einer ersten Steuerung 233 der Antriebssteuervorrichtung 23 verbunden. Der Zustand eines jeden der Schaltelemente 21U, 21V und 21W wird durch ein Aktivierungssignal ein- und ausgeschaltet, das von der ersten Steuerung 233 an die Basis eines jeden der Schaltelemente 21U, 21V und 21W eingegeben wird.
  • Bei den Schaltelementen 21X, 21Y und 21Z ist an einer unteren Seite des Inverters 2 jeder Kollektor mit jedem Phasenanschluß (U-Phase, V-Phase und W-Phase) des bürstenlosen Motors 12 verbunden und jeder Emitter ist mit einem negativen Anschluß der Stromquelle 3 verbunden. Darüber hinaus ist jede Basis der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z mit einer zweiten Steuerung 234 der Antriebssteuervorrichtung 23 verbunden. Der Zustand eines jeden der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z wird durch ein Aktivierungssignal, das von der zweiten Steuerung 234 an die Basis eines jeden der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z eingegeben wird, ein- und ausgeschaltet.
  • Zusätzlich ist in den sechs Schaltelementen 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z ein Bereich zwischen einem Ausgangsanschluß und einem Eingangsanschluß ein Bereich zwischen dem Kollektor und dem Emitter. Der Kollektor oder der Emitter kann der Ausgangsanschluß oder der Eingangsanschluß sein. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedes der Schaltelemente ein npn-Transistor sein, der einen Feldeffektransistor (FET) verwendet. In diesem Fall sind der Ausgangsanschluß und der Eingangsanschluß Elektroden, die als Drain und als Quelle (Source) dienen.
  • Die Antriebssteuervorrichtung 23 enthält einen Prozessor 231, einen Speicher 232, eine erste Steuerung 233, eine zweite Steuerung 234 und eine Motorpositionserfassungsvorrichtung 235. Da die Antriebssteuervorrichtung 23 eine bekannte zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) enthält und eine integrierte Schaltung ist, die Software und Hardware mischt, ist jeder Prozessor 231, Speicher 232, erste Steuerung 233, zweite Steuerung 234 und Erfassungsvorrichtung 235 als funktionales Blockdiagramm gezeigt: Der Prozessor 231 entspricht einer Phasenumschaltvorrichtung und einem Abschnitt einer PWM- Steuervorrichtung. Die erste Steuerung 233 entspricht einer EIN-Einstellvorrichtung. Die zweite Steuerung 234 entspricht einem anderen Teil der PWM-Steuervorrichtung. Die Erfassungsvorrichtung 235 entspricht einer Motorpositionserfassungsvorrichtung.
  • Ein Drehzahlfeststellsignal 31, das von einer Systemsteuerung (nicht gezeigt) geliefert wird; ein Spannungserfassungssignal 35, das von einer Spannungserfassungsvorrichtung 24 bereitgestellt wird; und ein Motorpositionserfassungssignal 34, das von der Motorpositionserfassungsvorrichtung 235 bereitgestellt wird, werden in den Prozessor 231 eingegeben. Der Prozessor 231 verarbeitet diese Signale 31, 35 und 34. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Verarbeitens überträgt der Prozessor 231 ein Phasenumschaltsignal 32 an die erste Steuerung 233 und die zweite Steuerung 234 und überträgt ein PWM- Leistungsanweisungssignal 33 an die zweite Steuerung 234. In dieser Ausführungsform gibt der Prozessor 231 ein Positionserfassungssignal 34 von der Erfassungsvorrichtung 235 synchron zu einer zeitlichen Periode T eines Taktsignals ein. Wenn eine Zeit Tcst verstreicht, nachdem der Prozessor 231 das Positionserfassungssignal 34 eingegeben hat, gibt der Prozessor 231 ein Phasenumschaltsignal 32 und ein PWM-Leistungsanweisungssignal 33 aus.
  • Der Speicher 232 speichert ein Programm, um die Antriebssteuervorrichtung 23 zu betreiben und enthält einen freien Zugriffsspeicher (RAM), der zur Verarbeitung der Signale verwendet wird. Auf der Basis des Phasenumschaltsignals 32, das von dem Prozessor 231 bereitgestellt wird, überträgt die erste Steuerung 233 ein Antriebssignal, um den Zustand der Schaltelemente 21U, 21V und 21W an der oberen Seite des Inverters zu schalten. In dieser Ausführungsform wird das Antreiben des Dreiphasenmotors 12 gesteuert, so daß eines der Schaltelemente 21U, 21V und 21W durch Drehung in Reaktion auf eine Phasenschaltung in den EIN-Zustand eingestellt wird. Wenn die obere Seite, die Schaltelemente, und die untere Seite, die Schaltelemente, kombiniert werden, kann die Phasenschaltung bei einer elektrischen Phase bei Winkeln von sechzig Grad (60°)-Intervallen auftreten. Nur an der Oberseite der Schaltelemente, kann die Phasenschaltung bei elektrischen Phasenwinkeln von einhundertzwanzig Grad (120°)-Intervallen auftreten.
  • Auf der Basis des Phasenschaltsignals 32, das von dem Prozessor 231 bereitgestellt wird, sendet die Steuerung 234 ein Antriebssignal, um den Zustand des Schaltelementes 21X, 21Y und 21Z an der unteren Seite des Inverters 2 zu schalten. In dieser Ausführungsform wird das Antreiben des Dreiphasenmotors 12 so gesteuert, daß eines der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z durch Drehung in Reaktion auf ein Phasenschaltsignal 32 in den EIN-Zustand eingestellt wird. Ein Impulssignal, das ein Leistungsverhältnis in Übereinstimmung mit dem PWM- Leistungsanweisungssignal 33 besitzt, wird synchron zu der Zeitperiode T des Taktsignals an die Schaltelemente 21X, 21Y oder 21Z im EIN-Zustand gesendet. Wie oben beschrieben wurde, kann dann, wenn die obere Seite und die untere Seite des Inverters 2 kombiniert werden, die Phasenschaltung bei jedem elektrischen Phasenwinkel in sechzig Grad (60°)-Intervallen auftreten, und die Phasenschaltung kann nur an der oberen Seite des Inverters 2 bei jedem elektrischen Phasenwinkel in einhundertzwanzig Grad (120°)-Intervallen auftreten.
  • Die Motorpositionserfassungsvorrichtung 235 erfaßt eine elektromagnetische Gegenkraft von den Eingangsanschlüssen des Motors 12 synchron zu der Zeitperiode T des Taktsignals. Als Ergebnis der Erfassung dieser elektromotorischen Gegenkraft sendet die Motorpositionserfassungsvorrichtung 235 das Positionserfassungssignal 34, das eine Drehposition des Motors 12 darstellt, an den Prozessor 231. Die Spannungserfassungsvorrichtung 24 erfaßt einen Phasenstromwert als Spannungswert und sendet das erfaßte Ergebnis an den Prozessor 231.
  • Fig. 2 stellt ein zeitliches Ablaufdiagramm dar, das ein Antriebssteuersignal zeigt, das von der PWM-Steuerung betrieben wird. Eine Drehzahl des bürstenlosen Motors 12 kann durch die PWM-Steuerung verändert werden, die in der Antriebssteuervorrichtung 23 betrieben wird. Ein Antriebssteuermuster, das in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Beispiel, wenn die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Seite des Inverters 2 durch die PWM-Steuerung zerhackt werden. Wenn der Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z ein- und ausgeschaltet wird aufgrund des Einflusses der Streuinduktionen L1 und L2, wie im Stand der Technik beschrieben wurde, kann eine Übergangsspannung zwischen jedem Emitter und jedem Kollektor der Schaltelemente 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z aufgrund des Übergangsphänomens auftreten. Wenn der Strom im Motor 12 erhöht wird und wenn eine Frequenz, mit der der Zustand für jedes Schaltelement 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z umgeschaltet wird, auch erhöht wird, kann auch die Übergangsspannung ansteigen. Deshalb ist die Schwellenspannung ein wichtiger Faktor beim Auswählen der Schaltelemente, um mit der Übergangsspannung umzugehen. Wenn darüberhinaus die Übergangsspannung zunimmt, kann das Rauschen, das in dem Inverter 2 erzeugt wird, zunehmen. Im allgemeinen kann die Übergangsspannung um einige Grad verringert werden, indem eine Übergangsspannungsabsorptionsschaltung, beispielsweise ein Kondensator 22, der zwischen den Polen der Gleichstromquelle 3 verbunden ist, hinzugefügt wird.
  • Wenn der Strom, der in die Schaltelemente 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z zum Antreiben des Motors 12 fließt, den maximalen Nennstrom überschreitet, kann dem Inverter 2 eine Wärmeerzeugung an den Schaltelementen 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z auftreten und die Schaltelemente 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z können beschädigt oder zerstört werden. Um den maximalen Nennstrom der Schaltelemente 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z nicht zu überschreiten, wenn der Phasenstrom, der in den Motor 12 fließt, größer als oder gleich dem vorbestimmten Grenzwert ist, wird deshalb der Motor 12 gestoppt. Um das Erzeugen einer Spannung zu vermeiden, die eine maximal zulässige Spannung Vmax überschreitet, wenn sich die erste Übergangsspannung V1 und die zweite Übergangsspannung V2 überlappen, arbeitet die Steuerung andererseits wie nachfolgend erläutert wird.
  • In dieser Ausführungsform gibt die Antriebssteuervorrichtung 23 das Motorpositionserfassungssignal 34 synchron mit der Zeitperiode T des Taktsignals ein und gibt das PWM-Impulssignal aus. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, schalten die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Seite des Inverters 2 im EIN-Zustand die Schaltelemente in den AUS-Zustand. Während einer Zeitperiode T1 innerhalb der Zeitperiode T befinden sich die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z im EIN-Zustand. Wenn das PWM-Leistungsverhältnis ansteigt, kann eine Zeitperiode T1, während der sich die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z im EIN- Zustand befinden, erhöht werden. Fig. 3(a) zeigt die Situation, in der das PWM-Leistungsverhältnis verringert wird, und Fig. 3(b) zeigt die Situation, in der das PWM- Leistungsverhältnis zunimmt.
  • Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird die Phase der Schaltelemente 21U, 21 V und 21 W an der oberen Seite des Inverters 2 geändert, wenn eine Zeitperiode Test verstrichen ist. Die Zeitperiode Test ist die Menge an Zeit zwischen dem Schalten der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z in den EIN-Zustand und dem Schalten dieser Elemente in den AUS-Zustand. Die Zeitperiode Test ist die Zeit für die Verarbeitung in der Antriebssteuervorrichtung 23. Darüber hinaus werden eine Zeitperiode T2 und eine Zeitperiode T3, die in Fig. 4 gezeigt sind, im voraus abgeschätzt und basierend auf dieser Abschätzung wird das Steuerprogramm der Antriebssteuervorrichtung 23 programmiert. Die Zeitperiode T2 wird von dem Zeitpunkt, zu dem die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Seite, die sich im EIN-Zustand befinden, durch die PWM-Steuerung in den AUS-Zustand umschalten, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem ein erster Maximalwert Pb bei der zweiten Übergangsspannung V2 auftritt, die zwischen jedem Kollektor und jedem Emitter der Schaltelemente 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z im AUS-Zustand des Inverters 2 erzeugt wird, gemessen. Die Zeitperiode T3 wird von dem Zeitpunkt, zu dem die Schaltelemente 21U, 21V und 21W an der oberen Seite im Inverter 2, die sich im AUS-Zustand befinden, durch die PWM- Steuerung in den EIN-Zustand geschaltet werden, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem ein erster Maximalwert Pa bei der ersten Übergangsspannung V1 auftritt, die zwischen jedem Kollektor und dem Emitter eines jeden Schaltelementes 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z im AUS-Zustand erzeugt wird, gemessen.
  • Nichtsdestotrotz läßt das Voreilen einer zeitlichen Steuerung des Umschaltens der unteren Seite der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z auch eine zeitliche Steuerung der zweiten Übergangsspannung V2 voreilen, so daß sich der erste Maximalwert Pa der ersten Übergangsspannung V1 und der erste Maximalwert Pb der zweiten Übergangsspannung V2 überlappen, so daß ein Maximalspannungswert Pc erzeugt wird, der größer als der erste Maximalwert Pa und der zweite Maximalwert Pb ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Durch Messen der Zeitperiode T2 und der Zeitperiode T3 kann die zeitliche Steuerung des Auftretens des Maximalwertes Pc abgeschätzt werden. Insbesondere beim Zustand des Umschaltens, wenn die Elemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite des Inverters 2 innerhalb einer Zeitperiode T6 (T6 = T2 - T3) ein- und ausgeschaltet werden, was anhand der zeitlichen Steuerung des Umschaltens des Zustandes der Schaltelemente 21U, 21V und 21W an der Oberseite des Inverters 12 gemessen wird und davor auftritt, wird der Maximalwert Pc erzeugt. Das Umschalten des Zustandes der Schaltelemente 21U, 21V und 21W tritt auf, wenn die Zeitperiode (Test - T6) vom Startpunkt A0 der PWM-Periode T verstrichen ist.
  • Zusätzlich, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein Übereinstimmungspunkt A3 der Punkt, an dem die Zeitperiode (Test - T6) vom Startpunkt A0 der PWM-Periode T gemessen wird. Eine Zeitperiode T4 wird eine vorbestimmte Periode, die eine Zeitperiode T6 umgibt, in der die kombinierten Übergangsspannungen größer als oder gleich wie Vmax und kleiner als Pc sind. Ein Startpunkt A1 ist der Zeitpunkt (Test - T6 - T4), gemessen vom Startpunkt A0 der PWM-Periode T. Ein Endpunkt A2 ist der Zeitpunkt, zu dem die Zeitperiode (Test - T6 + T4) vom Startpunkt A0 der PWM- Periode T gemessen wird. Eine Zeitperiode T4 ist die Zeit vor oder nach dem Übereinstimmungspunkt A3 zum Startpunkt A1 oder zum Endpunkt A2. Eine Zeitperiode T5 ist die Zeitdauer, die gleich oder zweimal die Zeitperiode T4 (d. h. T4 × 2) ist. In dieser Ausführungsform wird die Zeitperiode T5 als eine Periode bestimmt, in der sich der Schaltzustand "nicht ändert", d. h. in einer Nicht-Schalt-Periode Tnc für die PwM-Steuerung. In der Nicht-Schalt-Periode Tnc, während der die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite des Inverters 2 in einem ausgewählten Zustand verbleiben, werden die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z durch die PWM-Steuerung gesteuert.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist die zeitliche Steuerung des Starts der PWM-Periode T, mit anderen Worten die Zeitperiode des Umschaltens von dem EIN-Zustand zum AUS-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite des Inverters 2, und die Zeitdauer während der der Prozessor 231 das Motorpositionserfassungssignal 34 eingibt, dieselbe Periode. Wenn deshalb das PWM-Leistungsverhältnis in bezug auf die Nicht-Schalt-Periode Tnc bestimmt wird, kann eine Spannung, die die Spannungsgrenze überschreitet, d. h. die maximal zulässige Spannung Vmax der Schaltelemente 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z überschreitet, nicht erzeugt werden.
  • Wenn darüber hinaus, wie in Fig. 4 gezeigt ist, ein Spannungswellenverlauf Wph der ersten Übergangsspannung V1 und ein Spannungswellenverlauf Wch der zweiten Übergangsspannung V2 verschoben wird, oder wenn die Erzeugungspunkte (Zeitpunkte) des ersten Maximalwertes Pa und des zweiten Maximalwertes Pb verschoben werden, wird der Spannungswellenverlauf Wph der ersten Übergangsspannung V1 und der Spannungswellenverlauf Wch der zweiten Übergangsspannung V2 kombiniert, und ein Maximalwert wird erzeugt. Deshalb wird die Zeitperiode T5 der Nicht- Schalt-Periode Tnc bestimmt, so daß der dritte Maximalwert kleiner als die maximal zulässige Spannung Vmax der Schaltelemente 21U, 21V, 21W, 21X, 21Y und 21Z ist. Die Zeitperiode T5 muß nicht dieselbe wie vor und nach der Zeit des Übereinstimmungspunktes A3 sein.
  • Gemäß den Fig. 6 und 7 wird ein Betrieb des bürstenlosen Motors 12 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn der Betrieb des bürstenlosen Motors 12 gestartet wird, gibt die Antriebssteuervorrichtung 23 das Drehzahlbestimmungssignal 31, das von der Hauptsteuerung (nicht gezeigt) synchron mit der Periode T des Taktsignals bereitgestellt wird, ein, und empfängt eine Anweisung für die Drehzahl N1 (Schritt S1). Die Antriebssteuervorrichtung 23 überträgt das Motorpositionserfassungssignal 34 (Schritt S2) zum Prozessor 231. Des weiteren berechnet die Antriebssteuervorrichtung 23 eine tatsächliche Drehzahl N2 des Motors 12 in Übereinstimmung mit einem Erfassungssignal 34 (Schritt S3). Nachfolgend bestimmt die Antriebssteuervorrichtung 23, ob die angewiesene Drehzahl N1 gleich der tatsächlichen Drehzahl N2 (Schritt S4) ist, oder nicht. In dieser Ausführungsform bestimmt die Antriebssteuervorrichtung 23 diese Äquivalenz oder den Mangel an Äquivalenz durch Vergleichen der Zeitperioden mit einer gewissen Breite.
  • Als Ergebnis aus Schritt S4 ist es nicht notwendig, die PWM- Leistungsperiode T1 zu ändern und der Prozeß schreitet von S4 zu Schritt S11 vorwärts, wenn die angewiesene Drehzahl N1 gleich der tatsächlichen Drehzahl N2 ist. Nichtsdestotrotz wird eine neue Soll-PWM-Leistungsperiode berechnet werden (Schritt S5), wenn die angewiesene Drehzahl N1 nicht gleich der tatsächlichen Drehzahl N2 ist.
  • Nachfolgend bestimmt die Antriebssteuervorrichtung 23, ob die berechnete Soll-PWM-Leistungsperiode in der Nicht-Schalt- Periode Tnc liegt (Schritt S6). Genauer gesagt bestimmt die Antriebssteuervorrichtung 23, ob die zeitliche Steuerung des Schaltens des AUS-Zustandes in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Phasenseite in der Soll- PWM-Leistung T1 in die Nicht-Schalt-Periode Tnc, die in Fig. 5 gezeigt ist, fällt oder nicht.
  • Als Ergebnis aus Schritt S6, wenn die zeitliche Steuerung des Schaltens des AUS-Zustandes in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z nicht in der Nicht-Schalt-Periode Tnc liegt, wird die berechnete PWM-Leistungsperiode T1 bestimmt. Die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite des Inverters 2 werden durch die PWM-Steuerung betrieben (Schritt S7). Nachfolgend schreitet der Prozeß von Schritt S7 zu Schritt S11 fort. Nichtsdestotrotz bestimmt die Antriebssteuervorrichtung 23, ob die Soll-PWM-Leistungsperiode größer als der mittlere Wert innerhalb der Nicht-Schalt-Periode Tnc ist oder nicht, wenn die zeitliche Steuerung des Schaltens des AUS-Zustandes in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z in der Nicht-Schalt-Periode Tnc liegt. Genauer gesagt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, bestimmt die Antriebssteuervorrichtung 23, ob die zeitliche Steuerung des Schaltens des AUS- Zustandes in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z in der Soll-PWM-Leistungsperiode T1 an der Startpunktseite A1 von dem Mittelpunkt aus (d. h. am Übereinstimmungspunkt A3) der Nicht-Schalt-Periode Tnc auftritt oder nicht.
  • Als Ergebnis des Schrittes S8, wenn die zeitliche Steuerung des Schaltens des AUS-Zustandes in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z in der Soll-PWM-Leistungsperiode T1 auf die Startpunktseite A1 vom Mittelpunkt aus (d. h. vom Übereinstimmungspunkt A3) der Nicht-Schalt-Periode Tnc fällt, wird die PWM-Leistungsperiode T1 als erster Grenzwert ausgewählt und die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite des Inverters 2 werden in der PWM-Steuerung betrieben (Schritt 59). Genauer gesagt wird die PWM-Leistungsperiode T1 als zeitliche Steuerung des Schaltens des AUS-Zustandes in den EIN- Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z bestimmt und entspricht dem Startpunkt A1 der Nicht-Schalt-Periode Tnc. Darüber hinaus werden Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite des Inverters 2 in der PWM-Steuerung betrieben.
  • Nichtsdestotrotz wird als Ergebnis aus Schritt S8 die PWM- Leistungsperiode T1 als zweiter Grenzwert ausgewählt, wenn die zeitliche Steuerung des Schaltens des AUS-Zustandes in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z in die Soll- PWM-Leistungsperiode T1 nicht auf die Startpunktseite A1 vom Mittelpunkt (d. h. vom Übereinstimmungspunkt A3) der Nicht- Schalt-Periode Tnc ausfällt, und die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Phasenseite werden in der PWM-Steuerung betrieben (Schritt S10). Genauer gesagt wird die PWM- Leistungsperiode T1 als zeitliche Steuerung des Schaltens des AUS-Zustandes in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z bestimmt und entspricht dem Endpunkt A2 der Nicht- Schalt-Periode Tnc. Darüber hinaus werden die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite des Inverters 2 in der PWM- Steuerung betrieben.
  • Auf der Basis des Positionssignals 34, das in Schritt S2 erhalten wird, bestimmt die Antriebssteuervorrichtung 23, ob die zeitliche Steuerung des Schaltens des Zustandes der Schaltelemente 21U, 21 V und 21 W an der Oberseite des Inverters 2 korrekt ist oder nicht (S11). Als Ergebnis von Schritt S11 wird der Zustand der Schaltelemente 21U, 21V und 21W geschaltet (Schritt S12), wenn die zeitliche Steuerung des Schaltens des Zustandes der Schaltelemente 21U, 21V und 21W an der Oberseite des Inverters 2 korrekt ist. Nichtsdestotrotz schreitet der Prozeß von Schritt S11 zum Schritt S13 vor, wenn die zeitliche Steuerung des Schaltens des Zustands der Schaltelemente 21U, 21V und 21W an der Oberseite nicht korrekt ist.
  • Auf der Basis des Positionssignals 34, das im Schritt S2 erhalten wird, bestimmt die Antriebssteuervorrichtung 23, ob die zeitliche Steuerung des Schaltens des Zustandes der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite des Inverters 2 korrekt ist oder nicht (Schritt S13). Als Ergebnis aus Schritt S13 wird der Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z geschaltet (Schritt S14), wenn die zeitliche Steuerung des Schaltens des Zustandes der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite des Inverters 2 korrekt ist. Nachfolgend kehrt Schritt S14 zu Schritt S1 zurück und der Prozeß wiederholt die Schritte S1 bis S14. Nichtsdestotrotz kehrt der Prozeß von Schritt S13 zum Schritt S1 zurück und der Prozeß wiederholt die Schritte S1 bis S14, wenn die zeitliche Steuerung des Umschaltens des Zustandes der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der Unterseite nicht korrekt ist.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z während der Nicht-Schalt-Periode Tnc (d. h. in der Zeitperiode T5), in der die zeitliche Steuerung so ist, daß der erste Maximalwert Pa dem zweiten Maximalwert Pb entspricht, nicht umgeschaltet. Deshalb kann die kombinierte Spannung aus der ersten Übergangsspannung V1 und der zweiten Übergangsspannung V2, die zwischen jedem Kollektor und jedem Emitter der Schaltelemente 21U, 21V, 21X, 21Y und 21Z im AUS-Zustand erzeugt wird, auf dem Wert gehalten werden, der kleiner als die maximale zulässige Spannung Vmax der Schaltelemente 21U, 21V, 21X, 21Y und 21Z ist. Folglich können die Schaltelemente 21U, 21V, 21X, 21Y und 21Z nicht beschädigt oder zerstört werden. Darüber hinaus müssen die Kosten des Inverters 2 nicht ansteigen, da das Auswählen von Schaltelementen, die eine größere zulässige Maximalspannung Vmax besitzen, nicht länger notwendig ist. Da das Rauschen, das in dem Inverter 2 aufgrund der Übergangsspannung erzeugt wird, reduziert oder beseitigt wird, können die negativen Auswirkungen, beispielsweise Fehlfunktionen der Steuerschaltungen des Inverters 2 oder anderer elektrischer Steuervorrichtung reduziert oder beseitigt werden. Darüber hinaus müssen die Kosten und die Größe des Inverters 2 nicht ansteigen, da eine große Größe der Übergangsspannungabsorptionsschaltung zur Reduzierung der Übergangsspannung nicht länger notwendig ist.
  • In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Schaltelemente 21U, 21V, 21X, 21Y und 21Z an den oberen und unteren Seiten des Inverters 2 abwechselnd durch die PWM- Steuerung in sechzig Grad (60°) oder in einhundertundzwanzig Grad (120°) Stromversorgungsphasenintervallen betrieben werden, obwohl die Drehzahl des bürstenlosen Motors 12, der durch die PWM-Steuerung betrieben wird, in einer einhundertzwanzig Grad (120°) Stromversorgungsphase beschrieben wird. Obwohl die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Seite durch die PWM-Steuerung betrieben werden, können darüber hinaus auch die Schaltelemente 21U, 21V und 21W an der oberen Seite auch durch die PWM-Steuerung betrieben werden. Bei dieser Alternative können die gleichen Vorteile der Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurden, erzielt werden.
  • In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht die zeitliche Steuerung des Umschaltens des AUS- Zustandes in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Seite durch die PWM-Steuerung nicht der zeitlichen Steuerung des Umschaltens des Zustandes der Schaltelemente 21U, 21V und 21W an der oberen Seite. Die Nicht- Schalt-Periode Tnc wird in bezug auf die zeitliche Steuerung des Umschaltens vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Seite bestimmt, und die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z werden in der PWM- Steuerung gesteuert. Nichtsdestotrotz wird die Nicht-Schalt- Periode Tnc in bezug auf die zeitliche Steuerung des Umschaltens vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Seite bestimmt, wenn die zeitliche Steuerung des Umschaltens vom AUS-Zustand in den EIN- Zustand der Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z an der unteren Seite in der PWM-Steuerung der zeitlichen Steuerung des Umschaltens vom Zustand der Schaltelemente 21U, 21V und 21W an der oberen Seite entspricht. Darüber hinaus werden die Schaltelemente 21X, 21Y und 21Z in der PWM-Steuerung gesteuert. Bei dieser Alternative können die gleichen Vorteile der Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, erzielt werden.
  • In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die vorliegende Erfindung auf vier (oder mehr)phasige bürstenlose Motoren angewandt werden, obwohl die Verfahren und die Vorrichtungen zur Steuerung von einem dreiphasigen bürstenlosen Motor 12 beschrieben wurden.
  • Zusätzlich können andere Komponenten als die Transistoren als Schaltelemente verwendet werden, obwohl in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Transistoren als Schaltelemente 21U, 21V, 21X, 21Y und 21Z verwendet wurden.

Claims (13)

1. Verfahren zur Steuerung eines bürstenlosen Motors (12), der einen Inverter (2) besitzt, der einen Strom für den bürstenlosen Motor (12) bereitstellt, wobei der Inverter folgende Bauteile aufweist:
eine erste Mehrzahl von Schaltelementen (21U, 21V, 21W), die zwischen einem ersten Anschluß einer Gleichstromquelle (3) und einem Phasenanschluß einer jeden Wicklung des bürstenlosen Motors verbunden sind;
eine zweite Mehrzahl von Schaltelementen (21X, 21Y, 21Z), die zwischen einem zweiten Anschluß der Stromquelle und einem Phasenanschluß einer jeden Wicklung des bürstenlosen Motors verbunden sind; und
eine Antriebssteuervorrichtung (23) zum Auswählen eines Zustandes der ersten Mehrzahl von Schaltelementen und der zweiten Mehrzahl von Schaltementen, wobei entweder der Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen durch eine Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) gesteuert wird, so daß die Antriebssteuervorrichtung eine Drehzahl des bürstenlosen Motors steuert; wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Feststellen, ob eine kombinierte Spannung aus einer ersten Übergangsspannung (V1) und einer zweiten Übergangsspannung (V2) eine Spannungsgrenze (Vmax) überschreitet; und
Ändern des Schaltens des Zustandes der ersten Mehrzahl (21U, 21V, 21W) von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung, so daß die kombinierte Spannung kleiner als die Spannungsgrenze der ersten Mehrzahl (21U, 21V, 21W) von Schaltelementen oder der zweiten Mehrzahl (21X, 21Y, 21Z) von Schaltelementen ist; und wobei die erste Übergangsspannung zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß von jedem der zweiten Schaltelemente in dem AUS-Zustand erzeugt wird, wenn der Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen geschaltet wird; und wobei die zweite Übergangsspannung zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden der ersten Schaltelemente in dem AUS-Zustand erzeugt wird, wenn die erste Mehrzahl von Schaltelementen geschaltet wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, des weiteren aufweisend den Schritt des Änderns des Schaltens des Zustandes der ersten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung, so daß das Auftreten eines ersten Maximalwertes der zweiten Übergangsspannung um mehr als eine vorbestimmte Periode von dem Auftreten eines ersten Maximalwertes der ersten Übergangsspannung getrennt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, des weiteren aufweisend den Schritt zur Verhinderung des Schaltens des Zustandes der ersten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM- Steuerung während eines vorbestimmten Zeitintervalls, das vor dem Auftreten eines ersten Maximalwertes der zweiten Übergangsspannung liegt.
4. Verfahren zur Steuerung eines bürstenlosen Motors (12), der einen Inverter (2) besitzt, der für den bürstenlosen Motor einen Strom bereitstellt, wobei der Inverter folgende Bauteile aufweist:
eine erste Mehrzahl von Schaltelementen (21U, 21V, 21W) an einer ersten Seite des Inverters, die zwischen einem ersten Anschluß einer Gleichstromquelle (3) und einem Phasenanschluß einer jeden Spule des bürstenlosen Motors verbunden sind;
eine zweite Mehrzahl von Schaltelementen (12X, 21Y, 21Z) an einer zweiten Seite des Inverters (2), die zwischen einem zweiten Anschluß der Stromquelle und einem Phasenanschluß einer jeden Wicklung des bürstenlosen Motors verbunden sind; und
eine Antriebssteuervorrichtung (23) zum Auswählen eines Zustandes der ersten Mehrzahl von Schaltelementen und der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen, wodurch entweder der Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen durch eine Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) gesteuert wird, so daß die Antriebssteuervorrichtung eine Drehzahl des bürstenlosen Motors steuert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Feststellen, ob eine kombinierte Spannung aus einer ersten Übergangsspannung oder einer zweiten Übergangsspannung eine Spannungsgrenze überschreitet; und
Ändern des Umschaltens des Zustandes der ersten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung, so daß die kombinierte Spannung kleiner als eine Spannungsgrenze der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen ist; und
wobei die zweite Übergangsspannung zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß im AUS-Zustand eines jeden der zweiten Schaltelemente erzeugt wird, wenn der Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen umgeschaltet wird; und wobei die zweite Übergangsspannung zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden der zweiten Schaltelemente im AUS-Zustand erzeugt wird, wenn die zweite Mehrzahl von Schaltelementen umgeschaltet wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, des weiteren aufweisend den Schritt zur Änderung des Umschaltens des Zustandes der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung, so daß das Auftreten eines ersten Maximalwertes der zweiten Übergangsspannung um mehr als eine vorbestimmte Periode von dem Auftreten eines ersten Maximalwertes der ersten Übergangsspannung getrennt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, des weiteren aufweisend den Schritt zur Verhinderung des Umschaltens des Zustandes der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung während eines vorbestimmten Zeitinvertalls, das vor dem Auftreten eines ersten Maximalwertes der zweiten Übergangsspannung liegt.
7. Vorrichtung zur Steuerung eines bürstenlosen Motors (12), der einen Inverter (2) besitzt, der einen Strom für den bürstenlosen Motor bereitstellt, wobei der Inverter folgende Bauteile aufweist:
eine erste Mehrzahl von Schaltelementen (21U, 21V, 21W) an einer ersten Seite des Inverters, die zwischen einem ersten Anschluß einer Gleichstromquelle (3) und einem Phasenanschluß einer jeden Wicklung des bürstenlosen Motors verbunden sind;
eine zweite Mehrzahl von Schaltelementen (21X, 21Y, 21Z) an einer zweiten Seite des Inverters, die zwischen einem zweiten Anschluß der Stromquelle und einem Phasenanschluß einer jeden Wicklung des bürstenlosen Motors verbunden sind; und
eine Antriebssteuervorrichtung (23) zum Auswählen eines Zustands der ersten Mehrzahl von Schaltelementen und der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen, wodurch entweder der Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen durch eine Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) gesteuert wird, so daß die Vorrichtung eine Drehzahl des bürstenlosen Motors steuert, so daß sie feststellt, ob eine kombinierte Spannung aus einer ersten Übergangsspannung und aus einer zweiten Übergangsspannung eine Spannungsgrenze überschreitet, und so daß sie eine zeitliche Steuerung des Umschaltens des Zustandes der ersten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung ändert, so daß die kombinierte Spannung kleiner als die Spannungsgrenze der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen ist, wobei die erste Übergangsspannung zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden der zweiten Schaltelementen im AUS- Zustand erzeugt wird, wenn der Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen umgeschaltet wird, und wobei die zweite Übergangsspannung zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden der ersten Schaltelemente im AUS- Zustand erzeugt wird, wenn der Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen umgeschaltet wird.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Antriebssteuervorrichtung (23) folgende Bauteile aufweist:
eine Erfassungsvorrichtung (235) zur Erfassung einer Drehposition des bürstenlosen Motors (12) zu einer Erfassungszeit während einer vorbestimmten Periode (T);
eine Phasenumschaltvorrichtung zum Auswählen von jedem der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen, die einen Strom aufnehmen, um den Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen und der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen umzuschalten, wenn eine erste vorbestimmte Zeitperiode von der vorbestimmten Periode verstrichen ist, nachdem die Phasenumschaltvorrichtung den Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen und der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen auf der Basis der Erfassung der Drehposition umgeschaltet hat;
eine EIN-Zustands-Einstellvorrichtung zum Einstellen des Zustandes der zweiten Schaltelemente, die einen Strom aufnehmen und durch die Phasenumschaltvorrichtung ausgewählt werden; und
eine PWM-Steuerungsvorrichtung zur Erzeugung eines PWM- Steuerpulssignals für die ersten Schaltelemente, die synchron zu der Erfassungszeit in der vorbestimmten Periode T während einer zweiten vorbestimmten Zeitperiode durch die Phasenumschaltvorrichtung ausgewählt werden, in der der Zustand der ersten Schaltelemente unverändert bleibt, wobei eine Zeitdauer der zweiten vorbestimmten Zeitperiode von der Erfassungszeit an beginnt und sich bis zu einem gewissen Punkt erstreckt, an dem die dritte Zeitperiode verstrichen ist, so daß die Zeitdauer der zweiten vorbestimmten Zeitperiode so eingestellt wird, daß eine kombinierte Spannung aus der ersten Übergangsspannung und der zweiten Übergangsspannung niedriger als die Spannungsgrenze der ersten und zweiten Mehrzahl von Schaltelementen ist, wobei sich ein Zeitintervall bis vor oder nach einem mittleren Zeitpunkt der zweiten vorbestimmten Zeitperiode erstreckt.
9. Vorrichtung zur Steuerung eines bürstenlosen Motors (12), der einen Inverter (2) besitzt, der Strom für den bürstenlosen Motor bereitstellt, wobei der Inverter folgende Bauteile aufweist:
eine erste Mehrzahl von Schaltelementen (21U, 21V, 21W) an einer ersten Seite des Inverters, die zwischen einem ersten Anschluß einer Gleichstromquelle (3) und einem Phasenanschluß einer jeden Wicklung des bürstenlosen Motors verbunden sind;
eine zweite Mehrzahl von Schaltelementen (21X, 21Y, 21Z) an einer zweiten Seite des Inverters, die zwischen einem zweiten Anschluß der Stromquelle und einem Phasenanschluß einer jeden Wicklung des bürstenlosen Motors verbunden sind; und
eine Antriebssteuervorrichtung (23) zum Auswählen eines Zustandes der ersten Mehrzahl von Schaltelementen und der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen, wodurch entweder der Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen durch eine Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) gesteuert wird, wobei eine Drehzahl des bürstenlosen Motors gesteuert wird, wobei bestimmt wird, ob eine kombinierte Spannung aus einer ersten Übergangsspannung und aus einer zweite Übergangsspannung eine Spannungsgrenze überschreitet, und wobei eine zeitliche Steuerung des Umschaltens des Zustandes der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen durch die PWM-Steuerung geändert wird, so daß die kombinierte Spannung kleiner als die Spannungsgrenze der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen ist, wobei die erste Übergangsspannung zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden der ersten Schaltelemente in dem AUS-Zustand erzeugt wird, wenn der Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen umgeschaltet wird, und wobei die zweite Übergangsspannung zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß eines jeden der zweiten Schaltelemente im AUS-Zustand erzeugt wird, wenn der Zustand der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen umgeschaltet wird.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Antriebssteuervorrichtung (23) folgende Bauteile aufweist:
eine Erfassungsvorrichtung (235) zur Erfassung einer Drehposition des bürstenlosen Motors (12) zu einer Erfassungszeit während einer vorbestimmten Periode (T);
eine Phasenumschaltvorrichtung zum Auswählen von jedem der ersten Mehrzahl von Schaltelementen oder der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen, die einen Strom aufnehmen, um den Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen und der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen umzuschalten, wenn eine erste vorbestimmte Zeitperiode von der vorbestimmten Periode T verstrichen ist, nachdem die Phasenumschaltvorrichtung den Zustand der ersten Mehrzahl von Schaltelementen und der zweiten Mehrzahl von Schaltelementen auf der Basis der Erfassung der Drehposition umgeschaltet hat;
eine EIN-Zustands-Einstellvorrichtung zum Einstellen des Zustandes der ersten Schaltelemente, die einen Strom aufnehmen und durch die Phasenumschaltvorrichtung ausgewählt werden; und
eine PWM-Steuerungsvorrichtung zur Erzeugung eines PWM- Steuerpulssignals für die ersten Schaltelemente, die synchron zu der Erfassungszeit in der vorbestimmten Periode T während einer zweiten vorbestimmten Zeitperiode durch die Phasenumschaltvorrichtung ausgewählt werden, in der der Zustand der ersten Schaltelemente unverändert bleibt, wobei eine Zeitdauer der zweiten vorbestimmten Zeitperiode von der Erfassungszeit an beginnt und sich bis zu einem gewissen Punkt erstreckt, an dem die dritte Zeitperiode verstrichen ist, so daß die Zeitdauer der zweiten vorbestimmten Zeitperiode so eingestellt wird, daß eine kombinierte Spannung aus der ersten Übergangsspannung und der zweiten Übergangsspannung niedriger als die Spannungsgrenze der ersten und zweiten Mehrzahl von Schaltelementen ist, wobei sich ein Zeitintervall bis vor oder nach einem mittleren Zeitpunkt der zweiten vorbestimmten Zeitperiode erstreckt.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 9, wobei der bürstenlose Motor ein Dreiphasenmotor ist, der drei Wicklungen besitzt.
12. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 4, wobei der bürstenlose Motor einen Kompressor für eine Fahrzeugklimaanlage antreibt.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 9, wobei der bürstenlose Motor einen Kompressor für eine Fahrzeugklimaanlage antreibt.
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